變電站電力系統網絡的設計與分析

李佳俊 黃文展

摘 要：本文針對某工業區附近新建的一座220kV降壓變電站進行了相關設備選型和繼電保護設計和整定計算，其中對于變壓器的相間后備保護采用的不帶低電壓啟動的過電流保護，但是通過計算后發現其靈敏度系數不滿足要求，從而改進為低壓啟動的過電流保護，在進行了電流和電壓繼電器的靈敏度分析后，發現能夠滿足靈敏度的要求。

關鍵詞：相間后備保護;低電壓啟動;過電流保護;靈敏度系數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.135

0 引言

自從19世紀以來，直流電和交流電被研究成功，推動了電力系統的蓬勃發展，也促使了國家科技水平和社會經濟的發展[1]。

本文對變電站進行了相關設備選型和繼電保護設計和整定計算。對于變壓器的選型考慮了必須承擔一、二級負荷的容量和最大負荷同時系數，互感器的選型考慮了一次側的額定電流、電壓和熱、固穩定性。變壓器繼電保護的主保護建議采用帶有制動特性的差動保護，而相間后備保護是采用的低壓啟動的過電流保護，在進行了電流和電壓繼電器的靈敏度分析后，發現能夠滿足靈敏度的要求。

1 系統基礎數據

假設某降壓變電站的系統參數如圖1所示，對該變壓站中的變壓器進行繼電保護設計與整定計算，其中一二級負荷的占比70%，最大負荷同時系數為0.9。

2 相關器件的選擇和系統參數計算

2.1 變壓器選擇

首先在滿足用電負荷的供電要求，再考慮負荷的發展，對變壓器的選擇要留有一定的余量（容量增加15%），所以選擇容量最接近144.9MVA的兩臺的變壓器，容量為150MVA的（SFS9-150000/200），高/中/低容量為100/100/50的變壓器。

2.2 電流互感器的選擇

首先要保證其一次側電壓與電流的大小要不低于線路上流過的電流和母線電壓，同時還要對其電動效應和熱效應進行檢驗，當滿足以上兩個條件時，最后選擇如下規格的電流互感器。

2.3 系統參數計算

通過計算得知，220kV側電流互感器二次側的額定電流值最大，于是選取220kV側為基本側。同時，該系統在計算縱差動保護時由于靈敏度太低，不能保證其在最小短路電流時靈敏動作，所以考慮采用帶有制動特性的差動保護[2]，因為該繼電器的動作電流整定是根據變壓器外部故障時所產生的短路電流的大小，然后進行自動調整的。系統中各參數的計算值如表2所示。

4 總結

本文對于某降壓變電站的系統進行了設計和分析，對于變壓器和互感器的選擇充分考慮了其合理性和適用性。變壓器在選擇時不僅考慮了自身系統負荷的情況，而且還對于未來工廠負荷的發展留有了一定的余量;互感器的選擇既考慮了一次側電壓電流的大小，又對其電動效應和熱效應進行了檢驗。在變電站和發電廠中，變壓器這一元器件是十分貴重的，在很多情況下是寧愿將其退出運行也不慌讓變壓器在故障情況下運行的，所以對于變壓器的保護就顯得尤為的重要。在本文中對于變壓器的保護考慮了主保護設置為帶有制動特性的差動保護，而相間后備的保護則是采用的低壓啟動的過電流保護。

參考文獻：

[1]董朝陽，趙俊華，文福拴，薛禹勝.從智能電網到能源互聯網：基本概念與研究框架[J].電力系統自動化，2014，38（15）：1-11.

[2]能源部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊[M].中國電力出版社，1991.

[3]張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].中國電力出版社，2010.